enviaM與WAGO共同開發(fā)用于維持網絡穩(wěn)定的遠程控制解決方案

電力供應需求由核電站和火電站輕松滿足，并在高峰時期通過天然氣站加以補充，這樣的局面在德國已不復存在。分布式系統(tǒng)在電網中所占的比例正在不斷增加。無論是基于太陽能、風能還是生物能，市場上用于控制可再生能源的系統(tǒng)逐漸成熟，并已開始市場供應。開創(chuàng)性遠動解決方案也是如此，并由位于東德的領先能源供應商envia Mitteldeutsche Energie AG(enviaM)與WAGO聯(lián)合推向市場。

電力網絡擁有眾所周知的缺陷，那就是他們自身無法儲存能量。專業(yè)的電廠管理應運而生，能夠確保發(fā)電量與用電設備使用的輸出量（包括輸送線路中損失的部分）一致。這是因為每一次供電量不足或過剩都會造成供電網絡中的頻率發(fā)生變化。因此，輸電網絡運營商密切關注這個事實，即能源生產和消耗之間要保持平衡。

通過使用平衡電力（也稱為備用電力）可達到這個目的。這會涉及兩類能源生產商：一類在供電量不足時暫時加入到供電網絡中，另一類在供電量過剩時進行節(jié)流。此外，可根據實際需要增加或減少輸出儲存的用電設備也發(fā)揮重要作用。

及時可用性成為

決定性因素

在討論平衡電力時，會涉及到三種類型的電力輸出，他們之間的一個重要區(qū)別是他們對輸電網絡運營商的響應時間。主要平衡電力約占目前發(fā)電量的2%，而且輸電網絡運營商必須能在30秒內從它們獲得電力。如果是輔助平衡電力，電廠運營商必須在五分鐘之內實現輸電。備用電力必須能在15分鐘之內替代主要平衡電力，從而使主要平衡電力能在有需要時再次啟用。此第三種形式的平衡電力也稱作分鐘備用電力，因為必須在15分鐘之內輸出電力。

enviaM還提供平衡電力來為輔助平衡電力和分鐘備用電力提供保障。enviaM是德國東部一家領先地區(qū)性能源服務供應商，總部位于開姆尼茨，它能夠從50 Hz輸電網絡運營商調控區(qū)域內的約150個分散的發(fā)電系統(tǒng)獲取輸電，這對其電力輸出十分有益。這些發(fā)電系統(tǒng)包括熱電聯(lián)產廠、天然氣發(fā)電廠、沼氣系統(tǒng)等等。

為了保證輔助平衡電力和分鐘備用電力能發(fā)揮最佳作用，enviaM和WAGO開發(fā)出能夠統(tǒng)一控制不同制造商制造的各種類型系統(tǒng)的技術解決方案，從而能可靠地滿足各種要求。

以通過沼氣運行的熱電聯(lián)產廠為例，其運營商（在enviaM這個案例中，這些運營商主要是農業(yè)合作社）有機會將他們全部或部分發(fā)電量提供給enviaM，成為輔助平衡電力或分鐘備用電力的一部分。

一般情況下，使用沼氣的熱電聯(lián)產廠的發(fā)電量為大約500千瓦(kW)。如果enviaM在輔助平衡電力或分鐘備用電力的形式上所需要的電力，在該沼氣發(fā)電熱電聯(lián)產廠總發(fā)電量中所占比例為40%，運營商就能保證在5分鐘或15分鐘內分別調用200 kW。

如果輸電干線頻率降低，則該熱電聯(lián)產廠就能向電網中送入電力。而如果輸電干線頻率升高，系統(tǒng)就會減速，并將沼氣發(fā)電暫時儲存起來。

定向開關

enviaM通過使用緊湊型交鑰匙控制柜為調節(jié)輸出所必需的遠程控制提供保障。該控制柜主要包含WAGO-I/O-SYSTEM 750、一個WAGO電源和一個INSYS MoRoS VPN路由器。

為了能夠控制現場的可再生能源發(fā)電設備的輸出，enviaM與WAGO聯(lián)合開發(fā)了緊湊型解決方案。

重點在于如何選擇供應商：長期的合作關系對于來自enviaM的（左 起）SvenPapst、Gunar Deitert和KristianLeibrich來說都十分重要。

這個裝置的任務就是查詢熱電聯(lián)產廠當前電量的輸出情況，從而獲得按計劃可供輸出電力的規(guī)模。“需要多少電量時可以開啟，輸入多少電量后能關閉，這才是關鍵所在，”enviaM能源服務部的Kristian Leibrich開門見山地說。實際上，整個過程都是通過模擬信號來執(zhí)行的，模擬信號對應的是發(fā)電系統(tǒng)的目標輸出，這在事先已與運營商約定。通過這種方法，位于馬爾克萊貝爾格的enviaM控制中心能夠在需要平衡電力時將熱電聯(lián)產廠加入到供電行列中。該裝置通過WAGO-I/O-SYSTEM附加的輸入端收集故障和準備就緒信息。?“通過這種方式，我就能了解我們所控制的系統(tǒng)中是不是至少有一個能夠調用的，”Leibrich解釋稱。

創(chuàng)建操作簡便的界面

雖然在頻率為50Hz的范圍內有150多個耦合的分布式系統(tǒng)，但卻可通過惟一一個控制系統(tǒng)控制全部系統(tǒng)。這種關系很快證明了現場的系統(tǒng)控制器和位于enviaM控制中心的中央系統(tǒng)之間的界面所面臨的是一項艱巨的任務。

可以假設enviaM要求系統(tǒng)運營商保持特定的標準，這樣可以判斷供應商是否能夠連接到平衡電力系統(tǒng)。但是，enviaM采取的商業(yè)政策是，作為能源服務供應商，他們要調整自己來適應客戶所采用的異構系統(tǒng)，而不是反過來讓客戶來適應他們。“我們談論的可是客戶滿意度，”能源服務專家Gunar Deitert談到了重點。

借助WAGO-I/O-SYSTEM 750，這家位于開姆尼茨的服務供應商使用的解決方案可以輕松地收集、處理和打包任何數量的信號或通信協(xié)議，并依照IEC-60870-5-104將它們發(fā)送到路由器。再由路由器將其安全地傳送到WAGO的數據集中器中。數據集中器WAGO PLC集中管理WAGO分站，即客戶系統(tǒng)中的控制器。它們是控制系統(tǒng)的連接組件，并且是使用IEC-60870-5-101協(xié)議的冗余式連接。這可以提高IT安全性并能夠大幅度降低故障風險。

借助于WAGO，我們找到了一個非常好的解決方案，它能夠自由編程，為我們提供了多種可能。

“與WAGO一起，我們找到了一個非常好的解決方案，借此能夠自由編程和組合不同I/O模塊，為我們提供了多種可能”，Deitert解釋說，他還贊揚了他們的協(xié)作水平， 我們需要能夠在關鍵時刻幫助我們的合作伙伴。如果一個解決方案在投入使用前需要耗費我們幾個月的時間，那么這個解決方案對我們毫無幫助。”他的團隊組成非常精簡，因此選擇供應商十分重要，他們希望“聯(lián)系人能夠在出現問題時提供實實在在的幫助，而不僅僅是提供精美的小冊子。服務提供商不必立即答復，但他們必須給予關注，我們必須要感受到供應商確實對我們的問題很上心，并且能夠提供適當的反饋。如果我們發(fā)現符合條件的供應商，則將很樂意與這些業(yè)務伙伴長期合作。

結論

enviaM的解決方案實際展示了，能源轉型的復雜問題可以借助控制與通信層面的標準化工業(yè)技術加以解決。可再生能源發(fā)電系統(tǒng)具有一定的特殊性，而使用開放接口連接各種I/O模塊可為適應這種特殊性打下基礎，而且不會帶來巨額的工程費用。